系留飞行器的电源装置及系留飞行系统的制作方法

本实用新型属于电路领域，尤其涉及一种系留飞行器的电源装置及系留飞行系统。

背景技术：

随着飞行器领域的技术不断创新，越来越多种类的飞行器或无人机产品备受消费者们追捧。系留飞行器是一种包括飞行器主体、供电线以及地面供电及控制装置的飞行器。通过供电线的一端与飞行器主体相连，另一端与地面供电及控制装置相连，地面供电及控制装置通过供电线为飞行器主体提供电能。

但是，由于系留飞行器的飞行高度与供电线的长度有关，因此，在提高系留飞行器的飞行高度的同时，输电线的长度也随之增加，从而导致输电线内的大部分电能被损耗。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种系留飞行器的电源装置及系留飞行系统，旨在解决提高系留飞行器的飞行高度的同时，因输电线的长度随之增加而导致输电线内的大部分电能被损耗的问题。

本实用新型提供的一种系留飞行器的电源装置，用于向系留飞行器供电，所述电源装置包括：地面供电模块、高压供电线以及降压供电模块；

所述地面供电模块的电源输入端接交流电源，所述地面供电模块的电源输出端通过所述高压供电线与所述降压供电模块的电源输入端相连，所述降压供电模块的第一电压输出端与所述降压供电模块的第二电压输出端分别与所述系留飞行器的第一电源输入端与所述系留飞行器的第二电源输入端相连；

所述地面供电模块将接入的交流电源进行升压后转换为高压直流电，通过所述高压供电线将所述高压直流电传输至所述降压供电模块，所述降压供电模块对所述高压直流电进行降压，以得到低压直流电为所述系留飞行器供电。

进一步的，所述地面供电模块包括：升压单元和第一整流滤波单元；

所述升压单元的电压输入端为所述地面供电模块的电源输入端，所述升压单元的电压输出端与所述第一整流滤波单元的输入端相连，所述第一整流滤波单元的第一输出端与所述第一整流滤波单元的第二输出端组成所述地面供电模块的电源输出端；

所述升压单元将接入的交流电源进行升压，由所述第一整流滤波单元对升压后的交流电进行整流滤波，以输出所述高压直流电。

进一步的，所述降压供电模块通过所述供电线与所述第一整流滤波单元的第一输出端和所述第一整流滤波单元的第二输出端相连，所述降压供电模块包括：第一控制单元、分压单元以及多个第一变换单元；

所述分压单元包括第一电压输入端、第二电压输入端、多个受控端以及多个分压输出端，所述分压单元的第一电压输入端通过所述供电线与所述第一整流滤波单元的第一输出端相连，所述分压单元的第二电压输入端通过所述供电线与所述第一整流滤波单元的第二输出端相连；

所述第一控制单元包括多个分压控制端和多个输出控制端，所述第一控制单元的多个分压控制端与所述分压单元的多个受控端一一对应相连，所述第一控制单元的多个输出控制端分别与所述多个第一变换单元的受控端相连；

每个第一变换单元的第一输入端与所述每个第一变换单元的第二输入端分别与所述分压单元中相邻的两个分压输出端相连，所述每个第一变换单元的第一输出端共接形成所述降压供电模块的第一电压输出端，所述每个第一变换单元的第二输出端共接形成所述降压供电模块的第二电压输出端。

进一步的，所述第一控制单元包括：第一芯片；

所述第一芯片的电源端接电源，所述第一芯片的多个第一输出端为所述第 一控制单元的多个分压控制端，所述第一芯片的多个第二输出端为所述第一控制单元的多个输出控制端，所述第一芯片的地线端接地。

进一步的，所述分压单元由N个结构相同的分压电路串联组成，其中N为正整数，所述分压电路包括：第一电阻和第一电容；

所述第一电阻的第一端为所述分压电路的受控端，所述第一电阻第二端与所述第一电容的第一端相连，所述第一电阻的第三端与所述第一电容的第二端相连，所述第一电容的第一端与所述第一电容的第二端分别为所述分压电路中相邻的两个分压输出端，第1个分压电路中的第一电阻的第二端为所述分压单元的第一电压输入端，第N个分压电路中的第一电阻的第三端为所述分压单元的第二电压输入端。

进一步的，所述降压供电模块通过所述供电线连接所述第一整流滤波单元的第一输出端和所述第一整流滤波单元的第二输出端，所述降压供电模块包括：输入滤波电容、输出滤波电容、第二控制单元、降压转换单元以及多个第二变换单元；

所述降压转换单元包括第一转换受控端、第二转换受控端、第三转换受控端、第一输入端、第二输入端、第一输出端以及第二输出端，所述降压转换单元的第一输入端通过所述供电线与所述第一整流滤波单元的第一输出端相连，所述降压转换单元的第二输入端通过所述供电线与所述第一整流滤波单元的第二输出端相连，所述降压转换单元的第一输入端与所述输入滤波电容的第一端相连，所述降压转换单元的第二输入端与所述输入滤波电容的第二端相连，所述降压转换单元的第一输出端与所述输出滤波电容的第一端相连，所述降压转换单元的第二输出端与所述输出滤波电容的第二端相连；

所述第二控制单元包括第一控制端、第二控制端、第三控制端以及多个输出控制端，所述第二控制单元的第一控制端、第二控制端以及第三控制端分别与所述降压转换单元的第一转换受控端、第二转换受控端以及第三转换受控端相连，所述第二控制单元的多个输出控制端分别与所述多个第二变换单元的受 控端相连，每个第二变换单元的第一输入端与所述降压转换单元的第一输出端相连，所述每个第二变换单元的第二输入端与所述降压转换单元的第二输出端相连，所述每个第二变换单元的第一输出端共接形成所述降压供电模块的第一电压输出端，所述每个第二变换单元的第二输出端共接形成所述降压供电模块的第二电压输出端。

进一步的，所述第二控制单元包括：第二芯片；

所述第二芯片的电源端接电源，所述第二芯片的第一输出端、第二输出端以及第三输出端分别为所述第二控制单元的第一控制端、第二控制端以及第三控制端，所述第二芯片的多个第四输出端为所述第二控制单元的多个输出控制端，所述第二芯片的地线端接地。

进一步的，所述降压转换单元包括：第一开关、第二开关、第三开关、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第一电感、第二电感以及第三电感；

所述第一开关的第一端与所述第二芯片的第一输出端相连，所述第二开关的第一端与所述第二芯片的第二输出端相连，所述第三开关的第一端与所述第二芯片的第三输出端相连，所述第一开关的第二端、所述第二开关的第二端以及所述第三开关的第二端共接所述输入滤波电容的第一端；

所述第一开关的第三端共接所述第一二极管的第一端与所述第一电感的第一端，所述第一二极管的第二端与所述输入滤波电容的第二端相连，所述第一电感的第二端与所述输出滤波电容的第一端相连，所述输出滤波电容的第二端与所述第一二极管的第二端相连；

所述第二开关的第三端共接所述第二二极管的第一端与所述第二电感的第一端，所述第二二极管的第二端与所述输入滤波电容的第二端相连，所述第二电感的第二端与所述输出滤波电容的第一端相连，所述输出滤波电容的第二端与所述第二二极管的第二端相连；

所述第三开关的第三端共接所述第三二极管的第一端与所述第三电感的第一端，所述第三二极管的第二端与所述输入滤波电容的第二端相连，所述第三 电感的第二端与所述输出滤波电容的第一端相连，所述输出滤波电容的第二端与所述第三二极管的第二端相连。

本实用新型的另一目的在于提供一种系留飞行系统，包括地面控制中心和系留飞行器，所述系留飞行系统还包括如上所述的系留飞行器的电源装置。

进一步的，所述地面供电模块设于所述地面控制中心内，所述降压供电模块设置于所述系留飞行器上。

本实用新型提供的一种系留飞行器的电源装置，其包括：地面供电模块、高压供电线以及降压供电模块；地面供电模块的电源输入端接交流电源，地面供电模块的电源输出端通过高压供电线与降压供电模块的电源输入端相连，降压供电模块的第一电压输出端与降压供电模块的第二电压输出端分别与系留飞行器的第一电源输入端与系留飞行器的第二电源输入端相连；地面供电模块将接入的交流电源进行升压后转换为高压直流电，通过高压供电线将高压直流电传输至降压供电模块，降压供电模块对高压直流电进行降压，以得到低压直流电为系留飞行器供电。实现了地面供电模块通过高压供电线为系留飞行器进行高压直流供电，有效地减小了电能在输电线中的损耗。

附图说明

图1是本实用新型第一实施例提供的系留飞行器的电源装置的结构示意图；

图2是本实用新型第二实施例提供的系留飞行器的电源装置的具体结构图；

图3是本实用新型第二实施例提供的系留飞行器的电源装置的具体电路图；

图4是本实用新型第三实施例提供的系留飞行器的电源装置的具体结构图；

图5是本实用新型第三实施例提供的系留飞行器的电源装置的具体电路 图；

图6是本实用新型第四实施例提供的系留飞行系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型的目的在于提供一种系留飞行器的电源装置及系留飞行系统，旨在解决提高系留飞行器的飞行高度的同时，因输电线的长度随之增加而导致输电线内的大部分电能被损耗的问题。

图1示出了本实施例提供的系留飞行器的电源装置的结构，如图1所示，一种系留飞行器的电源装置100包括：地面供电模块10、高压供电线20以及降压供电模块30。

地面供电模块10的电源输入端接交流电源AC，地面供电模块10的电源输出端通过高压供电线20与降压供电模块30的电源输入端相连，降压供电模块30的第一电压输出端与降压供电模块30的第二电压输出端分别与系留飞行器200的第一电源输入端与系留飞行器200的第二电源输入端相连。

地面供电模块10将接入的交流电源进行升压后转换为高压直流电，通过高压供电线20将高压直流电传输至降压供电模块30，降压供电模块30对高压直流电进行降压，以得到低压直流电为系留飞行器200供电，也即为系留飞行器200上的用电设备供电。

在本实施例中，地面供电模块10的电源输入端接入的交流电源AC是工频率交流电，电压为220V～250V的交流市电。地面供电模块10对接入的交流电源进行升压，并将升压后的交流电转换为高压直流电，通过高压供电线20将高压直流电传输至降压供电模块30。

高压供电线20向降压供电模块30传输的是高压直流电，因此在电力传输 过程中不会出现感抗和容抗的无功损耗。另外，可以通过提高高压供电线20中电能的功率进而使单位损耗降低，进一步提升电力传输中的节能效果。

在本实施例中，由于高压供电线20向降压供电模块30传输的是高压直流电，即降压供电模块30进行降压的对象是高压直流电，只需要通过降压电路即可实现，无需在系留飞行器200上设置与交流电降压类似的变压器。

以上述实施例为基础，提第二实施例。图2示出了本实施例提供的系留飞行器的电源装置的具体结构，如图2所示，地面供电模块10包括：升压单元11和第一整流滤波单元12。

升压单元11的电压输入端为地面供电模块的电源输入端，升压单元11的电压输出端与第一整流滤波单元12的输入端相连，第一整流滤波单元12的第一输出端与第一整流滤波单元12的第二输出端组成地面供电模块10的电源输出端。

升压单元11将接入的交流电源进行升压，由第一整流滤波单元12对升压后的交流电进行整流滤波，以输出高压直流电。

在本实施例中，升压单元11可以是现有的升压变压器，在输入了交流电源AC后，升压单元11向第一整流滤波单元12输出升压后的交流电，升压后的交流电通过第一整流滤波单元12进行整流滤波后变成高压直流电。

作为本实用新型的一个实施例，第一整流滤波单元12进行整流滤波后变成高压直流电的电压在1KV至3KV之间，其中，KV为Kilovolt为电压单位：千伏。

如图2所示，降压供电模块30通过高压供电线20与第一整流滤波单元12的第一输出端和第一整流滤波单元12的第二输出端相连，降压供电模块30包括：第一控制单元31、分压单元32以及多个第一变换单元33。

分压单元32包括第一电压输入端、第二电压输入端、多个受控端以及多个分压输出端，分压单元32的第一电压输入端通过高压供电线20与第一整流滤波单元12的第一输出端相连，分压单元32的第二电压输入端通过高压供电线 20与第一整流滤波单元12的第二输出端相连。

第一控制单元31包括多个分压控制端和多个输出控制端，第一控制单元31的多个分压控制端与分压单元32的多个受控端一一对应相连，第一控制单元31的多个输出控制端分别与多个第一变换单元33的受控端相连。

每个第一变换单元33的第一输入端与每个第一变换单元33的第二输入端分别与分压单元32中相邻的两个分压输出端相连，每个第一变换单元33的第一输出端共接形成降压供电模块30的第一电压输出端，每个第一变换单元33的第二输出端共接形成降压供电模块30的第二电压输出端。

在本实施例中，第一控制单元31通过控制分压单元32对高压直流电进行分压，进而得到多组电压相同或相近的直流电压，进而实现对高压直流电进行分压和降压。分压单元32将分压后的直流电压分别传输给多个第一变换单元33，由多个第一变换单元33的第一输出端共接形成降压供电模块30的第一电压输出端，多个第一变换单元33的第二输出端共接形成降压供电模块30的第二电压输出端，实现向系留飞行器200供电，即向系留飞行器200上的用电设备供电。

作为本实用新型的一实施例，通过第一控制单元31可以通过部分或全部的分压控制端控制分压单元32的对高压直流电的分压大小和程度，进而实现降压供电模块30向系留飞行器200输出的电压控制。

图3示出了本实施例提供的系留飞行器的电源装置的具体电路，如图3所示，第一控制单元31包括：第一芯片U1。

第一芯片U1的电源端IN接电源VDD，第一芯片U1的多个第一输出端V_OUT为第一控制单元的多个分压控制端，第一芯片U1的多个第二输出端C_OUT为第一控制单元的多个输出控制端，第一芯片U1的地线端GND接地。

分压单元32由N个结构相同的分压电路(图中未标示)串联组成，其中N为正整数，分压电路包括：第一电阻R1和第一电容C1；

第一电阻R1的第一端为分压电路311的受控端，第一电阻R1第二端与第 一电容C1的第一端相连，第一电阻R1的第三端与第一电容C1的第二端相连，第一电容C1的第一端与第一电容C1的第二端分别为分压电路311中相邻的两个分压输出端，第1个分压电路中的第一电阻R1的第二端为分压单元31的第一电压输入端，第N个分压电路中的第一电阻R1的第三端为分压单元31的第二电压输入端。

在本实施例中，第一电阻R1可以是可调节电阻，第一电阻R1的第一端为调节端，通过第一芯片U1通过多个分压控制端对第一电阻R1的第一端进行控制，进而实现对第一电阻R1的两端电压进行调整，从而实现对第一电容C1的充放电控制。通过对每个第一电容C1进行充放电控制，进而向每个第一变换单元33输入待转换电压，第一芯片U1对每个第一变换单元33发送转换信号，每个第一变换单元33分别对每个第一电容C1的放电电压进行转换，实现向系留飞行器200供电，即向系留飞行器200的用电设备供电。

以第一实施例为基础，提出第三实施例。图4示出了本实施例提供的系留飞行器的电源装置的具体结构，如图4所示，降压供电模块30通过高压供电线20连接第一整流滤波单元12的第一输出端和第一整流滤波单元12的第二输出端，降压供电模块30包括：输入滤波电容C2、输出滤波电容C3、第二控制单元34、降压转换单元35以及多个第二变换单元36。

降压转换单元30包括第一转换受控端、第二转换受控端、第三转换受控端、第一输入端、第二输入端、第一输出端以及第二输出端，降压转换单元30的第一输入端通过高压供电线20与第一整流滤波单元12的第一输出端相连，降压转换单元30的第二输入端通过高压供电线20与第一整流滤波单元12的第二输出端相连，降压转换单元30的第一输入端与输入滤波电容C2的第一端相连，降压转换单元30的第二输入端与输入滤波电容C2的第二端相连，降压转换单元30的第一输出端与输出滤波电容C3的第一端相连，降压转换单元35的第二输出端与输出滤波电容C3的第二端相连。

第二控制单元34包括第一控制端、第二控制端、第三控制端以及多个输出 控制端，第二控制单元34的第一控制端、第二控制端以及第三控制端分别与降压转换单元35的第一转换受控端、第二转换受控端以及第三转换受控端相连，第二控制单元34的多个输出控制端分别与多个第二变换单元36的受控端相连，每个第二变换单元36的第一输入端与降压转换单元35的第一输出端相连，每个第二变换单元36的第二输入端与降压转换单元35的第二输出端相连，每个第二变换单元36的第一输出端共接形成降压供电模块30的第一电压输出端，每个第二变换单元36的第二输出端共接形成降压供电模块30的第二电压输出端。

在本实施例中，第二控制单元34通过第一控制端、第二控制端以及第三控制端分别向降压转换单元35的第一转换受控端、第二转换受控端以及第三转换受控端发送控制信号，以使得降压转换单元35对高压直流电进行降压。

图5示出了本实施例提供的系留飞行器的电源装置的具体电路，如图5所示，第二控制单元34包括：第二芯片U2。

第二芯片U2的电源端IN接电源VDD，第二芯片U2的第一输出端OUT1、第二输出端OU2以及第三输出端OU3分别为第二控制单元34的第一控制端、第二控制端以及第三控制端，第二芯片U2的多个第四输出端OUT4为第二控制单元34的多个输出控制端，第二芯片U2的地线端GND接地。

如图5所示，降压转换单元35包括：第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第一电感L1、第二电感L2以及第三电感L3。

第一开关S1的第一端与第二芯片U2的第一输出端OUT1相连，第二开关S2的第一端与第二芯片U2的第二输出端OUT2相连，第三开关S3的第一端与第二芯片U2的第三输出端OUT3相连，第一开关S1的第二端、第二开关S2的第二端以及第三开关S3的第二端共接输入滤波电容C2的第一端。其中，第一开关S1的第一端、第二开关S2的第一端以及第三开关S3的第一端分别与第一开关S1的第一端、第二开关S2的第一端以及第三开关S3的第二端连 接。

第一开关S1的第三端共接第一二极管D1的第一端与第一电感L1的第一端，第一二极管D1的第二端与输入滤波电容C2的第二端相连，第一电感L1的第二端与输出滤波电容C3的第一端相连，输出滤波电容C3的第二端与第一二极管D1的第二端相连。

第二开关S2的第三端共接第二二极管D2的第一端与第二电感L2的第一端，第二二极管D2的第二端与输入滤波电容C2的第二端相连，第二电感L2的第二端与输出滤波电容C3的第一端相连，输出滤波电容C3的第二端与第二二极管D2的第二端相连。

第三开关S3的第三端共接第三二极管D2的第一端与第三电感L3的第一端，第三二极管D3的第二端与输入滤波电容C2的第二端相连，第三电感L3的第二端与输出滤波电容C3的第一端相连，输出滤波电容C3的第二端与第三二极管D3的第二端相连。

在本实施例中，第二芯片U1通过分别控制降压转换单元35中的第一开关S1、第二开关S2以及第三开关S3的开关顺序，并控制恒定的导通时间，使得降压转换单元35将高压直流电通过第一电感L1、第二电感L2以及第三电感L3生成对应的三相交流电。其中，第一电感L1与第二电感L2之间的相位相差120度，第二电感L2与第三电感L3之间的相位相差120度，第一电感L1与第三电感L3之间的相位相差120度。

控制降压转换单元35生成三相交流电后向输出滤波电容C3进行充电，当输出滤波电容C3充电完成后，通过并联的多个第二变换单元36进行DC-DC转换，进而得到低压直流电为系留飞行器200供电，即为系留飞行器200的用电设备供电。

以上述任意实施例为基础，提供第四实施例。图6示出了本实施例提供的系留飞行系统的结构，如图6所示，本实施例的目的在于提供一种系留飞行系统400，包括地面控制中心300和系留飞行器200，系留飞行系统还400包括如 上所述的系留飞行器的电源装置100。

在本实施例中，地面供电模块10设于所述地面控制中心内300，降压供电模块30设置于系留飞行器200上。

本实施例中的系留飞行系统400涉及与本实用新型有关的技术方案和实现原理在上述实施例中已经详细描述，此处不再赘述。

本实用新型提供的一种系留飞行器的电源装置，其包括：地面供电模块、高压供电线以及降压供电模块；地面供电模块的电源输入端接交流电源，地面供电模块的电源输出端通过高压供电线与降压供电模块的电源输入端相连，降压供电模块的第一电压输出端与降压供电模块的第二电压输出端分别与系留飞行器的第一电源输入端与系留飞行器的第二电源输入端相连；地面供电模块将接入的交流电源进行升压后转换为高压直流电，通过高压供电线将高压直流电传输至降压供电模块，降压供电模块对高压直流电进行降压，以得到低压直流电为系留飞行器供电。实现了地面供电模块通过高压供电线为系留飞行器进行高压直流供电，有效地减小了电能在输电线中的损耗。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。